[发明专利]竖向动超载下有限土体动土压力研究的方法

说明书

本发明涉及岩土工程研究技术领域，具体为竖向动超载下有限土体动土压力研究的方法，包含以下步骤：A、安置能够提供竖向动超载的钢结构模型箱，制备模型试验所用土样；B、活动挡墙的孔内安装动土压力计，活动挡墙连接动力推进组件；C、通过固定挡墙、活动挡墙和钢结构模型箱构成一个上端面为敞口的空间；D、在固定挡墙、活动挡墙和钢结构模型箱构成的空间内填入土样；E、通过气缸产生竖向动态荷载作用于砼面板；F、动力推进组件的配合实现活动挡墙的位移模式；G、动土压力计测试出竖向动超载作用下有限土体产生的动土压力值。本方法实现了满足在竖向动超载作用下，研究不同位移模式的活动挡墙后有限土体动土压力的目的。

技术领域

本发明涉及岩土工程研究技术领域，具体为竖向动超载下有限土体动土压力研究的方法。

背景技术

在挡墙、桥台、基坑围护等工程结构物的设计计算中，土压力的确定是必不可少的环节。目前，工程实践中广泛采用的库伦或朗肯土压力理论，其均假定墙后土体为半无限体。随着地下空间的广泛利用，地下结构物越来越密集，结构物前后填土往往为有限土体，例如临近既有地下室基坑支护结构、临近基岩面的边坡挡墙、地铁车站狭窄基坑支护结构、双排桩之间的土体等；另外，在山区公路、铁路建设中，受地形条件的限制，往往会设计成半填半挖路基，这种半填半挖路基挡墙后填土也属于有限土体。上述种种工况下的有限土体，在很多情况下，其地面是高速铁路或公路，相当于在有限土体表面施加了一个动超载。

从现有文献看，研究人员针对有限土体进行了较多的理论研究、试验研究及数值模拟，取得了较为丰富的研究成果，但大多研究都是集中在挡墙变形特性如刚性或柔性、挡墙的位移模式如挡墙的平动、绕底转动或绕顶转动、有限土体宽度如宽度比、填料特性如黏性土或无黏性土、非极限状态、非线性破坏面等因素对土压力的影响研究。随着高速铁路和高速公路的迅猛发展，移动的火车或汽车对墙后有限土体产生竖向动超载作用，但目前还尚未发现竖向动超载下有限土体动土压力研究的方法，来解决工程中挡墙在不同位移模式下，竖向动超载对动土压力的影响并确定动土压力值的大小。

其中，有限土体动土压力包括动超载作用下极限状态和非极限状态下的动土压力。

发明内容

本发明意在提供竖向动超载下有限土体动土压力研究的方法，本方法实现了满足在竖向动超载作用下，研究不同位移模式的活动挡墙后有限土体动土压力的目的。

本发明采用以下技术措施来实现上述目的：

竖向动超载下有限土体动土压力研究的方法，包括以下步骤：

一、安置能够提供竖向动超载的钢结构模型箱，制备模型试验所用土样；

二、活动挡墙上沿深度钻孔，活动挡墙的孔内安装动土压力计，活动挡墙连接动力推进组件；

三、将固定挡墙插入钢结构模型箱的卡槽内，活动挡墙竖直置于钢结构模型箱的侧面，通过固定挡墙、活动挡墙和钢结构模型箱构成一个上端面为敞口的空间；

四、在固定挡墙、活动挡墙和钢结构模型箱构成的空间内填入土样；

五、通过气缸产生竖向动态荷载作用于砼面板，使得砼面板对土样上表面施加竖向的动态压力，来模拟路面交通荷载；

六、动力推进组件的配合实现活动挡墙的平动、绕底转动或绕顶转动的位移模式；

七、通过敷设在活动挡墙上的动土压力计，测试出气缸产生竖向动态荷载作用于砼面板时，活动挡墙在平动、绕底转动或绕顶转动的位移模式下的有限土体动土压力。